[發(fā)明專(zhuān)利]高梯度表面微帶絕緣子及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611238475.X
• 申請(qǐng)日: 2016-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106782932B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 霍艷坤;劉文元;柯昌鳳;陳昌華;孫鈞;湯俊萍;李琳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西北核技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01B17/02
• 分類(lèi)號(hào): H01B17/02;H01B19/04;H01B19/02
• 代理公司: 西安智邦專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于高壓絕緣領(lǐng)域的高梯度表面微帶絕緣子及其制備方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)制備工藝復(fù)雜、絕緣子可靠性差、耐表面擊穿電壓較低，難以滿足高壓裝置對(duì)真空絕緣要求等問(wèn)題。所述絕緣子本體表面雕刻有周期性微槽陣列，微槽中有原位生長(zhǎng)的金屬微帶。所述制備方法包括以下步驟：[1]按照設(shè)計(jì)的絕緣子外形尺寸加工出絕緣子本體；[2]在絕緣子本體表面雕刻出周期性微槽陣列；[3]配制PdCl₂/PVP/乙醇或AgNO₃/PVP/乙醇膠液，對(duì)刻槽后絕緣子本體進(jìn)行浸漬或涂覆后自然晾干；[4]采用激光誘導(dǎo)活化的方法在微槽表面上形成金屬顆粒；[5]采用化學(xué)鍍的方法在微槽中原位生長(zhǎng)出金屬微帶。本發(fā)明可應(yīng)用于高功率微波技術(shù)、高功率激光器、介質(zhì)壁加速器等尖端設(shè)備絕緣領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高壓絕緣技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種高梯度表面微帶絕緣子及其制備方法。

背景技術(shù)

沿面閃絡(luò)從二十世紀(jì)五六十年代被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，一直是電氣領(lǐng)域的難題，現(xiàn)階段隨著高功率微波技術(shù)、高功率激光器、介質(zhì)壁加速器等尖端設(shè)備的發(fā)展，對(duì)材料的絕緣能力提出了更高的要求，如何有效的解決沿面閃絡(luò)問(wèn)題越來(lái)越受到重視。

為解決該問(wèn)題，人們根據(jù)二次電子發(fā)射理論設(shè)計(jì)了高梯度絕緣子(high gradientinsulator，HGI)。HGI絕緣結(jié)構(gòu)的概念最早由美國(guó)的Smith和Gray提出，勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室從20世紀(jì)90年代開(kāi)始開(kāi)展了大量針對(duì)高梯度絕緣子的研究工作，在100ns的脈沖寬度下獲得了最高絕緣強(qiáng)度達(dá)到約32MV/m的小尺寸HGI樣品。在國(guó)內(nèi)，中國(guó)科學(xué)院電工研究所也對(duì)高梯度絕緣子進(jìn)行了相關(guān)研究，得到了表面閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)超過(guò)15MV/m的耐壓強(qiáng)度，中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所得到了16.1MV/m的耐壓強(qiáng)度。為解決高梯度絕緣子力學(xué)性能差的缺點(diǎn)，CN201310148286.3一種多層高梯度絕緣子及其制備方法，在高梯度絕緣子的基礎(chǔ)上，提出了一種高梯度表面微帶絕緣子，即在絕緣子表面一定深度內(nèi)形成周期性的金屬層/絕緣層結(jié)構(gòu)，而其中心部分為純的絕緣材料。

對(duì)比國(guó)內(nèi)外的研究成果，無(wú)論是高梯度絕緣子還是表面微帶絕緣子基本都采用層壓技術(shù)制備，即分別制備出金屬薄片和絕緣材料薄片,或采用絲網(wǎng)印刷的制備工藝將金屬制備在絕緣材料表面，然后將二者逐層疊加并熱壓成型，最后再進(jìn)行機(jī)械加工、打磨獲得產(chǎn)品。該類(lèi)方法制造工藝復(fù)雜，且由于金屬與絕緣材料熱膨脹系數(shù)差別較大，加工過(guò)程中尺寸比例變化較大，造成兩者結(jié)合不緊密，容易產(chǎn)生氣隙；其次是在后期的加工和打磨中，容易使金屬碎屑摻雜在非金屬層，形成凸出或毛刺，在電場(chǎng)中成為電場(chǎng)增強(qiáng)點(diǎn)，使沿閃電壓降低，造成產(chǎn)品性能重復(fù)性低、實(shí)用性差等不足；更為重要的是，所制備絕緣子的金屬層僅能與絕緣子表面平齊，無(wú)法使金屬層比絕緣表面凸出或凹陷。因此，高梯度表面微帶絕緣子的表面絕緣性能無(wú)法最大程度發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的制備工藝復(fù)雜、絕緣子可靠性差、耐表面擊穿電壓較低，難以滿足高壓裝置對(duì)真空絕緣要求等技術(shù)問(wèn)題，而提供一種高梯度表面微帶絕緣子及其制備方法，該方法制備工藝簡(jiǎn)單，所制作的絕緣子質(zhì)量穩(wěn)定、耐表面擊穿電壓較高，可滿足高壓裝置對(duì)真空絕緣的要求。

本發(fā)明所提供的技術(shù)解決方案是，一種高梯度表面微帶絕緣子，包括絕緣子本體，其特殊之處在于：所述絕緣子本體表面雕刻有周期性微槽陣列，所述微槽中有原位生長(zhǎng)的金屬微帶。

上述技術(shù)解決方案中所述微槽的優(yōu)選寬度為0.01～5mm，深度為0.01～

10mm，間距為0.02微米～10mm。

上述技術(shù)解決方案中所述微槽的進(jìn)一步優(yōu)選寬度為0.03～1mm，深度為

0.01～1mm，間距為0.05～1mm。

上述技術(shù)解決方案中所述的絕緣子本體的基體材料可以是尼龍、有機(jī)玻璃、交聯(lián)聚苯乙烯、聚酰亞胺，環(huán)氧樹(shù)脂或氧化鋁陶瓷。